【摘 要】
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目前,提高锂离子电池能量密度的关键在于提高其正极材料的性能.富锂层状正极材料(xLi2MnO3--(1-x)LiM’O2(M=Ni,Co,Mn,Fe,Cr))因为其高比容量的优势而成为有希望的下一代锂离子电池正极材料.但是氧析出、电压衰减、动力学差、库仑效率低等问题,限制了其在商品锂离子电池中的应用.我们通过球差矫正STEM技术研究了母体材料Li2MnO3的局部结构演化,发现在一定的嵌脱锂量范围内
【机 构】
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中国科学院物理研究所,北京,100190 Brookhaven National Laborato
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目前,提高锂离子电池能量密度的关键在于提高其正极材料的性能.富锂层状正极材料(xLi2MnO3--(1-x)LiM’O2(M=Ni,Co,Mn,Fe,Cr))因为其高比容量的优势而成为有希望的下一代锂离子电池正极材料.但是氧析出、电压衰减、动力学差、库仑效率低等问题,限制了其在商品锂离子电池中的应用.我们通过球差矫正STEM技术研究了母体材料Li2MnO3的局部结构演化,发现在一定的嵌脱锂量范围内,嵌脱锂导致Mn的可逆位移1.在初次循环后,可以观察到类尖晶石结构与类LiMnO2局部杂相.这说明富锂材料中的杂相的形成可能与其母体的相变有关.Li2RuO3具有与Li2MnO3类似的晶体结构,可以与Li2MnO3形成固溶体2,3,4.Ru掺杂可以稳定Li2MnO3的结构,并提高其电子电导.Li2Ru0.5Mn0.5O3具有与(xLi2MnO3-(1-x)LiM’O2(M=Ni,Co,Mn,Fe,Cr))相似的充放电曲线.在1～4.6 V充放电,可以实现354 mAh g-1的可逆比容量.我们通过原位XRD和原位XAS研究了其结构和价态变化；通过球差矫正的SREM进一步研究了其微观结构演化,试图了解其在大容量下结构可逆的微观机制.
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